(57)【要約】【目的】  所謂内部中間圧型の多段圧縮式ロータリ圧縮機を横型としたものにおいて、圧縮機が傾斜状態で運転される用途においても、摺動部への冷凍機油の供給を円滑に行えるようにすること。【構成】  第１段圧縮要素２０及び第２段圧縮要素４０からなる回転圧縮機構部１０と回転圧縮機構部１０を駆動する電動機３とを密閉容器２内に内蔵し、この密閉容器２の底部を油溜部２ａとする。また、密閉容器２内にバッフル板７０を設けて、回転圧縮機構部１０を収納した圧縮機室８１と電動機３を収納した電動機室８２とに２分割する。また、バッフル板７０を円盤状の仕切部７１と、この仕切部７１から電動機３側に延びる壁部７２とを備えたカップ状に構成し、壁部７２と密閉容器２の内面との間に間隙部７３を形成する。そして、第１段圧縮要素２０の吐出ガスを電動機室８２に排出し、電動機室８２から圧縮機室８１に流れ込んだ中間圧力のガス冷媒を第２段圧縮要素４０に吸入させる。【選択図】      図１
2005147071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に冷凍機油を貯留する油溜部を形成した密閉容器と、第１段圧縮要素及び第２段圧縮要素からなる回転圧縮機構部と、回転圧縮機構部を回転軸に直結して駆動するように回転圧縮機構部の側方に配置された電動機と、回転軸の回転圧縮機構部側端部に設けられたポンプ機構と、油溜部から冷凍機油を汲み上げるためにポンプ機構に接続された冷凍機油吸入パイプと、回転圧縮機構部と電動機との間に配置されて、回転圧縮機構部を収納した圧縮機室と電動機を収納した電動機室とに密閉容器内を分割するバッフル板とを有し、前記第１段圧縮要素は、吐出ガス冷媒を電動機室内に吐出するように形成され、前記第２段圧縮要素は、圧縮機室のガス冷媒を吸入するように形成され、さらに、前記バッフル板は、密閉容器を分割する円盤状の仕切部と、この仕切部から電動機側に延設され、かつ密閉容器の内面との間に僅かの間隙部を形成して配置される壁部とから形成されてなることを特徴とする横型多段圧縮式ロータリ圧縮機。
【請求項２】
冷媒として二酸化炭素冷媒を用いたことを特徴とする請求項１記載の横型多段圧縮式ロータリ圧縮機を備えた自動車用エアコン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１段圧縮要素と第２段圧縮要素からなる回転圧縮機構部を密閉容器内に収納した横型多段圧縮式ロータリ圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として使用した多段圧縮式ロータリ圧縮機としては、第１段圧縮要素と第２段圧縮要素から成る回転圧縮機構部を備えた２段圧縮式ロータリ圧縮機、特に内部中間圧型の２段圧縮式ロータリ圧縮機が一般的に用いられている。この２段圧縮式ロータリ圧縮機は、例えば、特許文献１のように、縦型の密閉容器内上部に電動要素（電動機）を配置し、下部に電動要素の回転軸で駆動される回転圧縮機構部を配置して構成されている。また、この圧縮機では、冷媒回路から低圧ガス冷媒を第１の回転圧縮要素（第１段圧縮要素）の吸込ポートから吸入し、第１の回転圧縮要素で圧縮した中間圧力のガス冷媒を第１の回転圧縮要素の吐出ポート、吐出消音室などを経て密閉容器内に吐出している。
【０００３】
この密閉容器内の中間圧力の冷媒ガスは、第２の回転圧縮要素（第２段圧縮要素）に吸入され、圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、第２の回転圧縮要素の吐出ポート、吐出消音室などを経て冷媒回路に吐出される構成となっていた。
【０００４】
また、この縦型のロータリ圧縮機では、回転圧縮機構部の下方に位置する密閉容器内底部がオイル溜（油溜部）とされており、回転軸下端に構成された給油手段によりオイル溜からオイル（冷凍機油）が吸引され、回転圧縮機構部や回転軸の摺動部に供給されていた。
【特許文献１】特開２０００−１０５００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような多段圧縮式ロータリ圧縮機を横型として用いた場合、第１の回転圧縮要素にて圧縮された冷媒ガスと共に密閉容器内に吐出されたオイルは回転圧縮機構部側だけでなく、電動要素側の密閉容器底部にも溜まるようになる。また、圧縮機が電動要素側に傾斜した場合、回転圧縮機構部側のオイルが電動要素側に流れやすくなり、肝心の回転圧縮機構部側のオイルが不足がちになり易い。なお、回転圧縮機構部側のオイルが不足するときは、回転軸の回転圧縮機構部側の端部に構成される給油手段によるオイルの吸引が円滑に行えなくなる問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、所謂内部中間圧型の多段圧縮式ロータリ圧縮機を横型としたものにおいて、圧縮機が傾斜状態で運転される用途においても、摺動部への冷凍機油の供給を円滑に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る横型多段圧縮式ロータリ圧縮機は、上記目的を達成するものであって、底部に冷凍機油を貯留する油溜部を形成した密閉容器と、第１段圧縮要素及び第２段圧縮要素からなる回転圧縮機構部と、回転圧縮機構部を回転軸に直結して駆動するように回転圧縮機構部の側方に配置された電動機と、回転軸の回転圧縮機構部側端部に設けられたポンプ機構と、油溜部から冷凍機油を汲み上げるためにポンプ機構に接続された冷凍機油吸入パイプと、回転圧縮機構部と電動機との間に配置されて、回転圧縮機構部を収納した圧縮機室と電動機を収納した電動機室とに密閉容器内を分割するバッフル板とを有し、前記第１段圧縮要素は、吐出ガス冷媒を電動機室内に吐出するように形成され、前記第２段圧縮要素は、圧縮機室のガス冷媒を吸入するように形成され、さらに、前記バッフル板は、密閉容器を分割する円盤状の仕切部と、この仕切部から電動機側に延設され、かつ密閉容器の内面との間に僅かの間隙部を形成して配置される壁部とから形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る自動車用エアコンは、上記横型多段圧縮式ロータリ圧縮機を備えたものであって、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る横型多段圧縮式ロータリ圧縮機は、回転圧縮機構部と電動機との間にバッフル板を設けることにより、密閉容器内を、回転圧縮機構部を収納した圧縮機室と電動機を収納した電動機室とに分割し、さらに、第１段圧縮要素の吐出ガス冷媒を電動機室内に吐出し、電動機室から圧縮機室に流入するガス冷媒を第２段圧縮要素に吸入するように形成しているので、第１段圧縮要素から電動機室に吐出される中間圧力のガス冷媒が直接第２段圧縮要素に吸入されるようなことがなく、このガス冷媒中の冷凍機油が分離され易くなる。また、電動機室の圧力が圧縮機室の圧力よりも高くなり、圧縮機室の油面を上昇させることができる。また、圧縮機が電動機側に傾斜したとき、少なくとも電動機室では間隙部に油面が触れるまで冷凍機油が溜まるが、この量は、バッフル板を仕切部だけの平板状に形成した場合に比し、バッフル板の仕切部と壁部とにより減少される。
すなわち、バッフル板を仕切部と壁部とで構成して壁部を電動機側に延設することにより、壁部と密閉容器の内面との間に形成される間隙部の先端を電動機側により近づけることができる。この結果、油面が間隙部に触れるまでの冷凍機油の量を平板状に形成した場合に比し大幅に減少させることが可能となる。したがって、本発明の横型多段圧縮式ロータリ圧縮機は、圧縮機が傾斜したときに、電動機室側に溜まる冷凍機油を抑制することができ、その分、圧縮機室側に溜まる冷凍機油を増加させることができる。また、このように圧縮機室側に溜まる冷凍機油を増加させることにより、充填する冷凍機油を軽減することができる。
【００１０】
また、本発明に係る自動車用エアコンは、上述のごとく傾斜状態で運転可能とした横型多段圧縮式ロータリ圧縮機を使用しているので、傾斜、振動が激しい自動車用エアコンに応用することができる。また、冷媒として二酸化炭素冷媒が用いられているので、地球環境保全に優れた自動車用エアコンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面に基づき本発明の実施例を詳述する。図１は本発明の実施例に係る横型２段圧縮式ロータリ圧縮機の縦断側面図であり、図２は同横型２段圧縮式ロータリ圧縮機の平断面図である。
【００１２】
本実施例に係る横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１は、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒とする内部中間圧型の横型２段圧縮式ロータリ圧縮機で、密閉容器２を備え、この密閉容器２の底部を油溜部２ａとしている。そして、密閉容器２内には電動機３と、電動機３の回転軸４に直結されて駆動される回転圧縮機構部１０が収納されている。
【００１３】
二酸化炭素は、地球環境にやさしく、可燃性及び毒性がない自然冷媒として選択されている。また、この自然冷媒に適合する冷凍機油として、例えば鉱物油（ミネラル冷凍機油）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存の冷凍機油が密閉容器２内に封入されている。
【００１４】
密閉容器２は、両端が密閉された横長円筒状の容器であって、電動機３側の端部には、円形の取付孔２ｂが形成されている。そして、取付孔２ｂには、電動機３に電力を供給するためのターミナル５が取り付けられている。
【００１５】
電動機３は、回転軸４と、密閉容器２の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ６と、このステータ６の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ７とから構成されている。
【００１６】
回転軸４における回転圧縮機構部１０側の端部には、給油手段としてのポンプ機構１５が形成されている。ポンプ機構１５は、密閉容器２内の底部に形成された油溜部２ａから冷凍機油を吸い上げ、この冷凍機油を回転圧縮機構部１０の摺動部に供給して、摺動部の摩耗を防止するものである。また、ポンプ機構１５は、密閉容器２の底部から冷凍機油を吸い上げるための冷凍機油吸入パイプ１６を備えている。この冷凍機油吸入パイプ１６は、ポンプ機構１５から油溜部２ａに垂直に下した位置に開口部１６ａを備えている。
【００１７】
ステータ６は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体６ａと、この積層体６ａの歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル６ｂを有している。また、ロータ７もステータ６と同様に電磁鋼板の積層体７ａで形成され、この積層体７ａ内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。また、ロータ７は、密閉容器２の軸心方向に延在する回転軸４に固定されている。
【００１８】
回転圧縮機構部１０は、電動機３の回転軸４により駆動される第１段圧縮要素２０及び第２段圧縮要素４０から構成されている。第１段圧縮要素２０及び第２段圧縮要素４０は、密閉容器２内において、一側（図１及び図２においては左側）から第１段圧縮要素２０、第２段圧縮要素４０の順に配置されている。また、第１段圧縮要素２０及び第２段圧縮要素４０は、中間仕切板６０と、中間仕切板６０の左右に配置された第１段及び第２段圧縮要素のシリンダ２１、４１と、回転軸４に１８０度の位相差を有して設けられた第１段及び第２段圧縮要素の偏心部２２、４２と、第１段及び第２段圧縮要素の偏心部２２、４２に嵌合され、第１段及び第２段圧縮要素のシリンダ２１、４１内を偏心回転するローラ２３、４３と、これらローラ２３、４３にそれぞれ当接してシリンダ２１、４１内をそれぞれ低圧室側と高圧室側とに区画するベーン２４、４４と、シリンダ２１の電動機３の反対側の開口面及びシリンダ４１の電動機３側の開口面をそれぞれ閉塞する支持部材２５、４５とから構成されている。また、支持部材２５、４５には回転軸４用の軸受２５ａ、４５ａが形成されている。
【００１９】
ベーン２４、４４の外側（図１では下側）には、ベーン２４、４４の外側端部に当接して、常時ベーン２４、４４をローラ２３、４３側に付勢するスプリング２６、４６が設けられている。さらに、スプリング２６、４６の密閉容器２側には、スプリング２６、４６の抜け止めの役目を果たす金属製プラグ２７、４７が設けられている。また、ベーン２４、４４には図示しない背圧室が構成され、この背圧室にシリンダ２１、４１内の高圧室側の圧力が背圧として印加されている。
【００２０】
支持部材２５、４５には、図２に示すように、吸入ポート２８、４８を介してシリンダ２１、４１内部の低圧室側に連通する吸入通路２９、４９が設けられている。また、支持部材２５、４５には、一部を凹陥させ、この凹陥部をカバー３０、５０で閉塞することにより、吐出消音室３１、５１が形成されている。
【００２１】
また、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１の密閉容器２内は、鋼板製のバッフル板７０により、回転圧縮機構部１０を収納した圧縮機室８１と電動機３を収納した電動機室８２とに分割されている。
【００２２】
バッフル板７０は、密閉容器２を２分割する円盤状の仕切部７１と、仕切部７１から電動機３側に延設された壁部７２とを備えてカップ状に形成されている。また、このバッフル板７０は、壁部７２と密閉容器２との間でタック溶接にて固定され、壁部７２と密閉容器２の内面との間に僅かの間隙部７３が形成されている。なお、壁部７２の先端はでき得る限り電動機３のステータ６の近くまで延ばされている。
【００２３】
第１段圧縮要素２０の吐出消音室３１は、第１段圧縮要素２０の中間吐出配管３４により、シリンダ２１、４１、中間仕切板６０、カバー５０、バッフル板７０を貫通して電動機室８２内に連通されている。
【００２４】
また、第２段圧縮要素４０は、圧縮機室８１に開口する吸入通路４９により、圧縮機室８１のガス冷媒を第２段圧縮要素４０のシリンダ４１内に吸入するように構成されている。
【００２５】
第１段圧縮要素２０の吸入配管３７は、密閉容器２の側面における支持部材２５の側部に取り付けられたスリーブ３６を通して密閉容器２外に導出されている。また、第２段圧縮要素４０の吐出配管５８は、密閉容器２の側面における支持部材４５の側部に取り付けられたスリーブ５９を通して密閉容器２外に導出されている。
なお、密閉容器２底部の長手方向の両端部には、取付用台座２ｄが設けられている（図１参照）。
【００２６】
次に、以上のように構成された横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１の動作を説明する。
先ず、ターミナル５及び図示しない配線を介して電動機３のステータコイル６ｂに通電されると、電動機３が起動してロータ７が回転する。この回転により回転軸４と一体に設けられた偏心部２２、４２が回転し、偏心部２２、４２に嵌合されたローラ２３、４３がシリンダ２１、４１内で偏心回転する。
【００２７】
これにより、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１の外部に接続されている冷媒回路（図示せず）内の冷媒が、第１段圧縮要素２０の吸入配管３７、吸入通路２９及び吸入ポート２８を経由して第１段圧縮要素２０のシリンダ２１の低圧室側に吸入される。シリンダ２１の低圧室側に吸入されたガス冷媒は、ローラ２３とベーン２４の動作により圧縮されて中間圧力となり、中間吐出配管３４を介して密閉容器２内における電動機室８２内に吐出される。
【００２８】
電動機室８２に吐出された中間圧力のガス冷媒中には冷凍機油が含まれてくる。この中間圧力のガス冷媒に含まれている冷凍機油は、電動機室８２内において分離され、電動機室８２内の底部の油溜部２ａに貯留される。
【００２９】
また、電動機室８２内に吐出されたガス冷媒は、冷凍機油が分離された後、バッフル板７０の壁部７２と密閉容器２内面との間に形成された間隙部７３から圧縮機室８１側に流入する。
また、圧縮機室８１に流入した中間圧力のガス冷媒は、圧縮機室８１に開口する吸入通路４９を介して第２段圧縮要素４０のシリンダ４１内の低圧室側に吸入される。そして、ローラ４３とベーン４４の回転により２段目の圧縮が行われて高圧高温のガス冷媒となり、図示しない吐出ポート、支持部材４５に形成された吐出消音室５１、吐出配管５８を経て外部の冷媒回路（図示せず）に吐出される。
また、このような冷媒の流れが形成されるため、第１段圧縮要素２０からの中間圧力の吐出ガスが直接第２段圧縮要素４０に吸引されることがなく、前述の電動機室８２における冷凍機油の分離作用が効率よく行われる。
【００３０】
上記のように、密閉容器２内おいては、間隙部７３を通して冷媒の流れが生ずるが、この間隙部７３の大きさを適宜の大きさに設定することにより、バッフル板７０の左右、つまり電動機室８２と圧縮機室８１との間に適宜の差圧を生成することができる。このようにして、電動機室８２の圧力が圧縮機室８１の圧力より高くなるように構成されている。
【００３１】
また、電動機室８２と圧縮機室８１との間に適宜の圧力差が生ずることにより、電動機室８２内で分離されて電動機室８２側の油溜部２ａに貯留されていた冷凍機油は、底部の間隙部７３を介し圧縮機室８１側に流入する。
【００３２】
したがって、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１が水平に保持されている状態においては、図３（ａ）に示すように、圧縮機室８１側の冷凍機油の油面８１ａが電動機室８２側の油面８２ａに比し高くなる。これにより、冷凍機油吸入パイプ１６の開口部１６ａは支障なく冷凍機油中に浸漬されるようになるので、ポンプ機構１５による回転圧縮機構部１０の摺動部への冷凍機油の供給が円滑に行われる。
【００３３】
次に、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１が水平状態から図３（ｂ）に示すように回転圧縮機構部１０側に傾斜した場合は、圧縮機室８１が下部に位置するため、間隙部７３を介し電動機室８２内の冷凍機油がさらに圧縮機室８１側に流入する。このため、電動機室８２の冷凍機油量が減少し、圧縮機室８１の油面８１ｂは上記図３（ａ）の状態より高くなる。したがって、この場合の冷凍機油の汲み上げは円滑に行われる。なお、図３（ｂ）における符号８２ｂは、この傾斜状態における電動機室８２の油面を示す。
【００３４】
また、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１が水平状態から図３（ｃ）に示すように電動機３側に傾斜した場合は、圧縮機室８１が電動機室８２の上部に位置するため、圧縮機室８２内の冷凍機油が密閉容器２の底部の間隙部７３を通して電動機室８２側に流れ、電動機室８２の油面８２ｃは少なくとも間隙部７３の高さまでは上昇する。しかしながら、この実施例においては、間隙部７３の先端部が電動機３のステータ６付近まで近寄るように形成されているため、バッフル板７０を平板状に形成する場合よりも、電動機室８２側に貯留される冷凍機油量を少なくすることができる。
【００３５】
すなわち、バッフル板７０を円形平板状に形成した場合は、図３（ｃ）に示すように、電動機室８２側の油面が１７２ｃと高くなって電動機室８２側に溜まる冷凍機油量が多くなる。このため、圧縮機室８１側の油面は１７１ｃと低くなり、圧縮機室８１側に溜まる油量が少なくなる。これに対し、本実施例のようにバッフル板７０をカップ状に形成すると、電動機室８２側の油面が７２ｃと低くなって油量が少なくなるとともに、圧縮機室８１側の油面が７１ｃと高くなり、圧縮機室８１側の油量を多くすることができる。この結果、冷凍機油吸入パイプ１６の開口部１６ａを油面８１ｃの下方に維持可能とし、冷凍機油の汲み上げを円滑に行うことができるようになる。
【００３６】
また、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１は、用途によっては、回転圧縮機構部１０側又は電動機３側の何れかに傾斜するとともに、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１に外部から強い振動が加えられ、圧縮機室８１側の油面８１ａ、８１ｂ、８１ｃが上下方向に大きく変動する場合がある。しかしながら、上述のごとく圧縮機室８１側の油面８１ａ、８１ｂ、８１ｃが高くなるように構成されているので、冷凍機油吸入パイプ１６の開口部１６ａが油面８１ａ、８１ｂ、８１ｃの上方に飛び出る危険性は少なくなる。
【００３７】
このように、本実施例に係る横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１によれば、横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１が回転圧縮機構部１０側又は電動機３側の何れに傾斜しても、さらには、このような傾斜に加えて外部から強い振動が加えられても、極端な傾斜あるいは振動でない限り冷凍機油を汲み上げることが可能となる。
【００３８】
したがって、本実施例に係る横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１は、傾斜や振動の激しい自動車用エアコンに適用されても、十分に冷凍機油を汲み上げることができる。また、密閉容器２内に封入する冷凍機油量を増やすことなく、回転圧縮機構部１０に冷凍機油を充分に供給することが可能となる。
【００３９】
なお、上記実施例では、冷媒として二酸化炭素を用いたが、本発明は、これら冷媒に限定されるものではなく、ＨＣ（炭化水素）、ＮＨ３（アンモニア）等を用いて実施することも可能である。
【００４０】
また、上記実施例では横型２段圧縮式ロータリ圧縮機１を例に説明したが、本発明は、これに限らず、回転圧縮機構部１０を３段、４段あるいはそれ以上にした横型多段圧縮式ロータリ圧縮機に適用することも可能である。
【００４１】
また、上記実施例において、バッフル板７０は、円盤状の仕切部７１と、仕切部７１から電動機３側に延設された壁部７２とを備えたカップ状に形成されているが、壁部７２については、密閉容器２の内壁全周に沿って形成されていなくてもよく、冷凍機油に浸される程度の高さまであれば足りる。したがって、必ずしもカップ状に形成する必要はない。なお、バッフル板７０を上記のようにカップ状に形成した場合は、このバッフル板７０を密閉容器２内に取り付けるときに、密閉容器２の内周方向の角度の位置決めを不要とすることができ、製造が容易になる。また、バッフル板７０をカップ状にすると仕切部７１が何らかの原因で回転してしまっても、本発明の目的を達成することができる。
【００４２】
以上説明した本発明に係る横型多段圧縮式ロータリ圧縮機は、家庭用エアコン、業務用エアコン（パッケージエアコン）、自動車用エアコン、ヒートポンプ式給湯装置、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫、業務用冷凍冷蔵庫、自動販売機などに利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る横型２段圧縮式ロータリ圧縮機の縦断側面図である。
【図２】同横型２段圧縮式ロータリ圧縮機の平断面図である。
【図３】同横型２段圧縮式ロータリ圧縮機における油溜部の油面状態図であり、（ａ）は同横型２段圧縮式ロータリ圧縮機が水平状態のときの油面状態図、（ｂ）は同横型２段圧縮式ロータリ圧縮機が回転圧縮機構部側に傾斜した場合の油面状態図、（ｃ）は同横型２段圧縮式ロータリ圧縮機が電動機側に傾斜した場合の油面状態図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  横型２段圧縮式ロータリ圧縮機
２  密閉容器
２ａ  油溜部
３  電動機
１０  回転圧縮機構部
１５  ポンプ機構
１６  冷凍機油吸入パイプ
１６ａ  （冷凍機油吸入パイプの）開口部
２０  第１段圧縮要素
４０  第２段圧縮要素
７０  バッフル板
７１  仕切部
７２  円筒状部
７３  間隙部
８１  圧縮機室
８１ａ〜８１ｃ  油面
８２  電動機室
８２ａ〜８２ｃ  油面
【図１】
2005147071.tif 000003
【図２】
2005147071.tif 000004
【図３】
2005147071.tif 000005